JP2704617B2 - 小型地震計 - Google Patents

小型地震計

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JP2704617B2
JP2704617B2 JP62216477A JP21647787A JP2704617B2 JP 2704617 B2 JP2704617 B2 JP 2704617B2 JP 62216477 A JP62216477 A JP 62216477A JP 21647787 A JP21647787 A JP 21647787A JP 2704617 B2 JP2704617 B2 JP 2704617B2
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正俊 油井
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株式会社 高見沢サイバネティックス
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、人手によって運搬可能な小型地震計に係
り、特に、大地震などにより、観測所の建物が崩壊した
り、通信ケーブルが切断される等の事故が発生した場合
でも、観測データ等を保持させておくことができるよう
にすると共に、高分解能で高性能な信号の処理を可能と
した小型地震計に関する。 (従来の技術) 従来、地震計には、種々のものが使用されており、例
えば、第4図のようなものが知られていた。図におい
て、Eは大地であり、大地上には、センサSを設置して
ある。Hは地上に設置された観測所等の建物であり、こ
の中には、センサSから送られてきた信号を処理し、記
録するための計測記録部Mが設置されている。 また、大地上に設置されたセンサSと、計測記録部M
とは、ケーブルCによって接続されている。このような
従来の地震計における計測記録部は、通常の場合、セン
サSから送られてきた信号の不必要な部分をカットした
り、ノイズを低減させるためアナログフィルタやデータ
を記録するための磁気記録装置等が設けられていた。 また、これらによって得られたデータを解析するに
は、別の場所に設置されている大型コンピュータを利用
していた。 (発明が解決しようとする問題点) 上記のような従来の地震計においては、次のような欠
点があった。 (1) 大地上設置されたセンサをケーブルで接続し、
計測記録部は観測所等の建物内に設置してあるため、例
えば、大地震等により、上記建物が崩壊したり、あるい
は、センサと計測記録部間のケーブルが切断したような
場合には、地震データが記憶できなくなる。 (2) センサからの信号を処理する場合に、アナログ
フィルタを用いているため、例えば、カットオフ周波数
の可変が自由にできず、また、精度もあまり良くない。 (3) 大型コンピュータを用いないと、データの解析
ができないため、処理がめんどうである。 本発明は、このような従来の欠点を解決するためにな
されたものであり、大地震などにより、観測所等の建物
が崩壊したり、あるいは、ケーブルが切断されたような
場合でも、観測データの保存が可能で、しかも、高分解
能、高精度のデータ解析ができるようにすると共に、地
震計を可搬型で小型にすることを目的としたものであ
る。 (問題点を解決するための手段) 上記の目的を達成するため、次のように構成した本発
明を提供する。 すなわち、大地に埋め込むための計測部と、地上に設
置するための処理記録部とをケーブルで接続した小型地
震計であって、 上記計測部は、地震を検知するためのセンサと計測記
憶部とを一体化して構成すると共に、前記計測記憶部に
は、センサからのアナログ信号をデジタル信号に変換す
るための16ビット以上のアナログ・デジタル変換器を有
する変換部と、変換部から送出されたデジタル信号の不
要波を除去するための16ビット以上の精度を有するデジ
タルフィルタ部と、前記デジタルフィルタ部から送出さ
れた信号に時刻信号を付加して記憶させるための、バッ
テリでバックアップされた記憶部と、計測部全体の動作
の制御を行うための制御部と、制御部から送出された信
号を処理記録部へ送出するための出力部と、計測部全体
を作動させるための電源部とを設け、さらに、上記処理
記録部には、計測部からの入力信号を収録するための収
録部と、計測部からの入力信号を経時記録するための時
計部と、処理記録部全体のシステムコントロールを行う
と共に前記計測部や外部との信号の授受を行うための制
御部と、処理記録部全体を作動させるための電源部とを
設け、全体を可搬型に構成したことを特徴とする小型地
震計。 (作 用) 本発明は上記のように構成したので、計測記憶部とセ
ンサとを一体化した計測部を、大地中に埋め込んでおく
と、大地震等で観測所の建物が崩壊したり、通信ケーブ
ルや電力ケーブルが切断されたような場合でも、バッテ
リでバックアップされた記憶部に地震のデータが記憶さ
れているから、後日取り出せば、その時のデータが取り
出せる。また、16ビット以上の高分解能A/Dコンバータ
を内蔵したから、高分解能、かつ高精度でアナログ信号
をデジタル信号に変換できる。 (実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 第1図は、本発明の1実施例である小型地震計の設置
状態を示した図である。図において、1は大地であり、
この大地中には、センサ3と計測記憶部4から成る計測
部2が埋め込んである。 また、5は、地上に設置された観測所等の建物であ
り、この内には、処理記録部6が設置されている。そし
て、上記計測部2と、処理記録部6との間は、通信ケー
ブルと、電力ケーブルとから成るケーブル7で接続され
ている。 第2図は、第1図における計測部の具体例をブロック
図として示したものである。 図示のように、この計測部は、地震動を検知するため
のセンサ10と、変換部11、デジタルフィルタ部12、記憶
部13、制御部14及び電源部15等から成る計測記憶部で構
成されている。センサ10は、例えば、電磁式強震計の場
合、フレクチャ支持の振子をサーボ機構による電気的バ
ネで保持したフォースバランス型の加速度計であり、地
動の加速度の動きを電気信号に変換するものである。 変換部11は、増幅・フィルタ部16とA/D変換器17等か
ら成り、センサ10からの地動の加速度に比例したアナロ
グ信号を、増幅し、ろ波した後デジタル信号に変換する
ものである。 さらに詳細には、上記変換部11は、増幅回路、フィル
タ回路、マルチプレクサ回路、サンプルホールド回路、
アナログ・デジタル変換回路(A/D変換器)、温度補正
回路、センサ電流テスト回路等から構成されている。 そして、センサ10からのアナログ信号は、増幅回路に
よって規定値に増幅された後、フィルタ回路で不要な信
号をろ波し、マルチプレクサ回路へ送られる。 マルチプレクサ回路では、センサ10からの水平動2成
分、上下動1成分の信号を順次切り換え、サンプルホー
ルド回路へ出力する。 サンプルホールド回路では、地震波形のサンプリング
の同時性を保つために、一時的に信号を保持し、A/D変
換回路17から順次呼び出す信号をA/D変換回路17へ出力
する。A/D変換回路17では、サンプルホールド回路から
のアナログ信号をデジタル信号に変換し、データ処理イ
ンターフェイスを介して制御部14のメインCPU(又は、
メインマイクロプロセッサ)20のバスラインに接続す
る。 なお、上記A/Dコンバータ17としては、16ビット以上
の高分解能A/Dコンバータを使用するものである。 次に、デジタルフィルタ部12には、16ビット以上のサ
ブマイクロプロセッサ、プログラムROM、ワーク用RAM等
を含んでおり、変換部11からの信号を受け、上記サブマ
イクロプロセッサによるFIR方式のフィルタリング等を
デジタル処理によって行うものである。 この場合、デジタルフィルタ部の通過周波数は、外部
からプログラムすることができるようにしてある。これ
により、信号の利得、周波数特性曲線におけるカットオ
フ周波数等は、任意にかつ容易に可変可能となる。 記憶部13は、SRAM(スタティックRAM)18と、このSRA
M18をバックアップするためのバックアップ用リチウム
(Li)電池19から成っている。この記憶部13は、制御部
14の制御信号により、デジタルフィルタ部12からの信号
を受けて信号を記憶するものである。 また、この記憶部13は、大地震等によって観測所の建
物が崩壊したり、通信ケーブルや電力ケーブル等が破壊
された場合等のバックアップのためのもので、処理記録
部からデータの吸い上げが不可能になった場合は、本記
憶部を計測部から取りはずし、別の装置によって、記憶
されたデータを読み出す機能と構造を有するものであ
る。 制御部14は、本計測部全体の動作の制御を行うもの
で、メインCPU(またはメインマイクロプロセッサ)2
0、プログラムROM、ワーク用RAM等から成るメモリ部2
1、通信コントローラ22、及び時計部23等によって構成
されている。電源部15は、本計測部で必要とする電源
を、処理記録部から供給された電力から作成し、計測部
の各部に供給するものであり、バッテリーチャージャ
ー、シールバッテリ、DC/DCコンバータ等で構成されて
いる。 このように構成された計測部の動作の概要は次のとお
りである。 すなわち、センサ10で検出された地震動の加速度信号
を変換部11でフィルタリングした後、デジタル信号に変
換し、更に、デジタルフィルタ部12を通して不要波を除
去し、通信コントローラ22を介して処理記録部へ出力す
る。 また、同時に、雑震動の中から、ソフトウエア方式に
よるトリガー判定によって、地震信号のみを検出し、そ
の信号(地震動の加速度成分)に、通信コントローラを
介して入力する時刻更生信号によって更生された時刻信
号を付加して、Li電池でバッテリバックアップされたSR
AM18に記憶する。 そして、これら一連の動作は、プログラムROMに記憶
されたプログラムによって制御されるものである。 第3図は、第1図における処理記録部の具体例をブロ
ック図として示したものである。 図示のように、この処理記録部は、収録部30、時計部
31、記録部32、制御部33、出力部34及び電源部35等で構
成されている。 上記収録部30は、計測部から通信コントローラを介し
て入力する信号を、制御部の制御信号によってフロッピ
ィデスクに収録するためのものであり、フロッピィデス
クドライブコントローラ36のフロッピィデスクドライブ
37とから成っている。 このフロッピィデスクドライブ37は、例えば3.5イン
チタイプ2群から成り、入力する信号を交互に記憶する
と共に、両器によってフロッピィデスクのコピー等の機
能を有するものである。 時計部31は、アンテナ40に接続された更生信号受信回
路38と時計コントローラ39とから成っている。 上記更生信号受信回路38は、JJYまたはFM放送による
時刻信号を受信し、時計コントローラ39内にある時刻信
号発生回路の時刻を自動的に更生するためのものであ
る。 記録部32は、プリンタコントローラ41とサーマルプリ
ンタ42とで構成されている。 この記録部32は、制御部33からのバスライン上にある
計測部からの地震波形信号を直視記録するためのもので
ある。 制御部33は、処理記録部全体のシステムコントロール
を行うと共に、計測部やその他外部との信号の授受を行
うためのものであり、CPU(またはマイクロプロセッ
サ)43と、プログラムROMやワーク用RAM等から成るメモ
リ44と、計測部との通信を行うための通信コントローラ
45と、操作・表示部46とから成っている。 そして、計測部で計測されたデータを通信コントロー
ラ45によって取り込み、プリンタコントローラ41を介し
てサーマルプリンタ42へ出力する。更に、操作部からの
指令及びプログラムによって、計測部のSRAMに記憶され
ていたデータを、フロッピィデスクに取り込み、記憶す
る。 出力部34は、出力信号処理部47とモデム48とから成
り、処理記録部6で作成した地震データを含む震度情報
をモデム48を介して公衆電話回線等で中枢局等へ送出す
る。 電源部35は、商用交流電源(AC100V,50または60Hz)
に接続された電源供給部49と、バックアップ用電池50と
から成っている。電源供給部49は、スイッチングレギュ
レータ回路、バッテリチャージャ回路、停電検知回路、
DC/DCコンバータ、シールバッテリ等で構成されてい
る。 なお、上記実施例においては、収録部としてフロッピ
ィデスクを用いたが、これは、例えば、カセットテープ
レコーダのような小型の磁気記録装置でもよい。 (発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、次のような効
果がある。 (1) 計測記憶部とセンサとを一体化した計測部を、
大地中に埋め込んでおくため、大地震等で観測所の建物
が崩壊したり、通信ケーブルや電力ケーブルが切断され
たような場合でも、バッテリでバックアップされた記憶
部に地震のデータが記憶されているから、後日取り出せ
ば、その時のデータが取り出せる。 (2) デジタルフィルタを内蔵したため、カットオフ
周波数が任意に設定できる。 (3) 16ビット以上の高分解能A/Dコンバータを内蔵
しているから、得られたデータは、高分解能で、かつ高
精度のものとなる。 (4) 小型で可搬型に構成できるから、どこへでも運
搬が可能であり、臨時の観測も楽にできる。 (5) デジタルフィルタを内蔵したため、従来、大型
のコンピュータを利用しないとデータの解析ができなか
ったものが、このようなものを使用しなくてもデータ解
析が楽にできる。 (6) 16ビット以上の高分解能A/Dコンバータの高精
度のデータを有効にするため、16ビット以上のデジタル
フィルタを用い、フィルタリングするので、フィルタリ
ング後のデータがより高分解能でかつ高精度のものとで
きる。
【図面の簡単な説明】 第1図は、本発明の1実施例である小型地震計を設置し
た場合の概略図、第2図は、第1図における計測部の具
体例をブロック図として示した図、第3図は、第1図に
おける処理記録部の具体例をブロック図として示した
図、第4図は、従来の地震計の概略図である。 1……大地、2……計測部、3……センサ、 4……計測記憶部、5……観測所の建物、 6……処理記録部、7……ケーブル、10……センサ、 11……変換部、12……デジタルフィルタ部、 13……記憶部、14……制御部、15……電源部、 16……増幅・フィルタ部、17……A/D変換器、18……SRA
M、 19……バックアップ用Li電池、20……メインCPU、 21……メモリ部、22……通信コントローラ、23……時計
部、 30……収録部、31……時計部、32……記録部、 33……制御部、34……出力部、35……電源部、 36……フロッピィデスクコントローラ、 37……フロッピィデスクドライブ、 38……更生信号受信回路、 39……時計コントローラ、40……アンテナ、 41……プリンタコントローラ、 42……サーマルプリンタ、43……CPU、 44……メモリ、45……通信コントローラ、 46……操作・表示部、47……出力信号処理部、 48……モデム、49……電源供給部、 50……バックアップ用電池。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−73302(JP,A) 特開 昭56−110068(JP,A) 特開 昭59−178808(JP,A) 特開 昭54−114913(JP,A) 特開 昭61−43013(JP,A)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.大地に埋め込むための計測部と、地上に設置するた
    めの処理記録部とをケーブルで接続した小型地震計であ
    って、 上記計測部は、地震を検知するためのセンサと計測記憶
    部とを一体化して構成すると共に、前記計測記憶部に
    は、センサからのアナログ信号をデジタル信号に変換す
    るための16ビット以上のアナログ・デジタル変換器を有
    する変換部と、変換部から送出されたデジタル信号の不
    要波を除去するための16ビット以上の精度を有するデジ
    タルフィルタ部と、前記デジタルフィルタ部から送出さ
    れた信号に時刻信号を付加して記憶させるための、バッ
    テリでバックアップされた記憶部と、計測部全体の動作
    の制御を行うための制御部と、制御部から送出された信
    号を処理記録部へ送出するための出力部と、計測部全体
    を作動させるための電源部とを設け、さらに、上記処理
    記録部には、計測部からの入力信号を収録するための収
    録部と、計測部からの入力信号を経時記録するための時
    計部と、処理記録部全体のシステムコントロールを行う
    と共に前記計測部や外部との信号の授受を行うための制
    御部と、処理記録部全体を作動させるための電源部とを
    設け、全体を可搬型に構成したことを特徴とする小型地
    震計。
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